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JP7496403B2 - Display terminal - Google Patents
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Description

本発明は、表示端末における仮想オブジェクトの表示技術に関する。 The present invention relates to a technology for displaying virtual objects on a display terminal.

HMD(ヘッドマウントディスプレイ;Head Mounted Display)等の表示端末に表示する、現実空間の物体に対してコンピュータによる情報を付加する拡張現実(AR、Augmented Reality)画像の視認性を向上させる技術がある。例えば、特許文献1には、「表示部に、透過して視認される外界に重ね合わせて所定の画像を表示させる重畳画像表示制御部と、前記透過して視認される外界のうちの所定範囲を少なくとも撮像する撮像部と、撮像部によって得られた撮像画像から、前記所定の画像と位置が対応する所定範囲の部分画像を特定する部分画像特定部と、前記特定された部分画像についての色情報に応じて、重畳画像表示制御部によって表示される所定の画像の見え方を補正する視認性補正部と、を備える(要約抜粋)」外界を透過視認可能な表示部を備えた頭部装着型表示装置が開示されている。 There is a technology for improving the visibility of an Augmented Reality (AR) image that adds computer-generated information to an object in real space and is displayed on a display terminal such as an HMD (Head Mounted Display). For example, Patent Document 1 discloses a head-mounted display device with a display unit that can see through the outside world, which includes "a superimposed image display control unit that causes a predetermined image to be displayed on the display unit by superimposing it on the outside world seen through the display unit, an imaging unit that captures at least a predetermined range of the outside world seen through the display unit, a partial image identification unit that identifies a partial image of a predetermined range whose position corresponds to the predetermined image from the captured image obtained by the imaging unit, and a visibility correction unit that corrects the appearance of the predetermined image displayed by the superimposed image display control unit according to color information about the identified partial image (summary excerpt)."

特開2016-142887号公報JP 2016-142887 A

AR画像で表示される仮想オブジェクト等は、当該仮想オブジェクトの周囲に予め設定された操作ポイントに対して指示を行うことにより、移動、回転、変形等の操作を行う。しかしながら、仮想オブジェクトの表示位置によっては、当該仮想オブジェクトの一部が周囲の構造物の背後となり、陰面消去され、それに伴い、必要な操作ポイントが表示されないことがある。このため、必ずしも高い操作性が得られない。一方、仮想オブジェクトの操作後の配置位置によらず、そのまま仮想オブジェクトを表示させると、現実感が得られない。 Virtual objects displayed in AR images can be moved, rotated, transformed, and so on, by giving instructions to operation points set in advance around the virtual object. However, depending on the display position of the virtual object, part of the virtual object may be behind a surrounding structure, resulting in hidden surface elimination, and as a result, the necessary operation points may not be displayed. For this reason, high operability is not necessarily achieved. On the other hand, if the virtual object is displayed as is, regardless of the position of the virtual object after operation, a sense of reality cannot be achieved.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、仮想オブジェクトの表示位置によらず、現実感を保ちつつ、高い操作性を実現する仮想オブジェクト表示技術を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a virtual object display technology that achieves high operability while maintaining a sense of realism regardless of the display position of the virtual object.

本発明は、表示端末であって、ディスプレイと、予め定めた撮影範囲のカラー画像を取得するカラー画像カメラと、前記撮影範囲の距離画像を取得する距離画像カメラと、前記表示端末のユーザの視線方向を検出する検出部と、前記カラー画像と前記距離画像とを用いて前記撮影範囲内の構造物の3次元マップを生成する空間認識部と、仮想オブジェクトを前記ディスプレイに表示させるように制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記3次元マップと前記仮想オブジェクトの実空間上の配置位置データとに基づいて、前記検出部により検出された視線方向に関して前記仮想オブジェクトが前記構造物の背後になる背面領域を特定したとき、前記表示端末のユーザが前記仮想オブジェクトを操作するための操作オブジェクトを前記仮想オブジェクトとは異なる位置に表示するように制御することを特徴とする。 The present invention is a display terminal comprising a display, a color image camera that acquires a color image of a predetermined shooting range, a distance image camera that acquires a distance image of the shooting range, a detection unit that detects the gaze direction of a user of the display terminal, a spatial recognition unit that generates a three-dimensional map of structures within the shooting range using the color image and the distance image, and a control unit that controls the display to display a virtual object, wherein the control unit controls the display to display an operation object for the user of the display terminal to operate the virtual object in a position different from the virtual object when a rear area in which the virtual object is behind the structure in relation to the gaze direction detected by the detection unit is identified based on the three-dimensional map and placement position data of the virtual object in real space.

本発明によれば、仮想オブジェクトの表示位置によらず、現実感を保ちつつ、高い操作性を実現する仮想オブジェクト表示技術を提供できる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 The present invention provides a virtual object display technology that maintains a sense of realism and achieves high operability regardless of the display position of the virtual object. Problems, configurations, and effects other than those described above will become clear from the description of the following embodiment.

(a)~(c)は、本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示処理の概要を説明するための説明図である。1A to 1C are explanatory diagrams illustrating an overview of a virtual object display process according to an embodiment of the present invention. (a)は、本発明の実施形態のHMDのハードウェア構成図であり、(b)は、本発明の実施形態のHMDの外観図である。FIG. 1A is a diagram showing the hardware configuration of an HMD according to an embodiment of the present invention, and FIG. 本発明の実施形態のHMDのコントローラの機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of a controller of the HMD according to the embodiment of the present invention. (a)および(b)は、本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示処理の概要を説明するための説明図である。1A and 1B are explanatory diagrams illustrating an overview of a virtual object display process according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示処理のフローチャートである。11 is a flowchart of a virtual object display process according to the embodiment of the present invention. (a)および(b)は、本発明の実施形態のディスプレイ表示を説明するための説明図である。1A and 1B are diagrams illustrating a display according to an embodiment of the present invention. (a)~(c)は、本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示の態様の一例を説明するための説明図である。1A to 1C are explanatory diagrams illustrating an example of a virtual object display mode according to an embodiment of the present invention. (a)~(c)は、本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示の態様の他の例を説明するための説明図である。13A to 13C are explanatory diagrams illustrating another example of a virtual object display mode according to an embodiment of the present invention. (a)および(b)は、本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示の態様の変形例1を説明するための説明図である。13A and 13B are diagrams illustrating a first modified example of a virtual object display mode according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示の態様の変形例2を説明するための説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a modified example 2 of the aspect of virtual object display according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示の態様の変形例3を説明するための説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a modified example 3 of the aspect of virtual object display according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示の態様の変形例4を説明するための説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a fourth modified example of a virtual object display mode according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示の態様の変形例5を説明するための説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a modified example 5 of the aspect of virtual object display according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の仮想オブジェクト表示の態様の変形例6を説明するための説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a sixth modified example of a virtual object display mode according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。以下、本明細書において、同一機能を有するものは、特に断らない限り同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。なお、本発明はここで説明する実施形態に限定されるものではない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. In the following description, unless otherwise specified, parts having the same function are given the same reference numerals and repeated explanations are omitted. Note that the present invention is not limited to the embodiment described here.

本実施形態では、表示端末として、ユーザ(装着者)が頭部に装着して用いるHMD(ヘッドマウントディスプレイ;Head Mounted Display)であって、透過型ディスプレイを備え、外界と表示画像との両方を視認可能な透過型(シースルー型)のHMDを例にあげて説明する。 In this embodiment, the display terminal is an HMD (Head Mounted Display) that is worn on the head of the user (wearer), and a see-through (see-through) HMD that has a transparent display and allows both the outside world and the displayed image to be viewed will be used as an example.

まず、本実施形態の概要を、図1(a)から図1(c)を用いて説明する。本実施形態では、図1(a)に示すように、ユーザ201が、室内でHMD200を装着し、仮想オブジェクト100をHMD200のディスプレイに表示させて、操作する。 First, an overview of this embodiment will be described with reference to Figs. 1(a) to 1(c). In this embodiment, as shown in Fig. 1(a), a user 201 wears an HMD 200 indoors, and displays and operates a virtual object 100 on the display of the HMD 200.

HMD200は、実空間および仮想オブジェクト100の、距離情報(奥行情報)を持つ。従来は、HMD200のディスプレイには、図1(b)に示すように、実空間の壁等の構造物300より奥に配置される仮想オブジェクト100の部分は、表示されない。従って、このような場合、ユーザ201は、仮想オブジェクト100の全容を把握することができない。 The HMD 200 has distance information (depth information) of the real space and the virtual object 100. Conventionally, as shown in FIG. 1(b), the display of the HMD 200 does not display the part of the virtual object 100 that is located behind a structure 300 such as a wall in the real space. Therefore, in such a case, the user 201 cannot grasp the entirety of the virtual object 100.

また、一般に、仮想オブジェクト100は、仮想オブジェクト100上または周囲近傍に設定される操作ポイント(トランスフォームコントローラ)110を操作することにより、移動、回転、変形等の操作を行う。従って、図1(b)のように表示された場合、構造物300の背後の部分の操作ポイント110は表示されないため、操作ができない。 Generally, the virtual object 100 is moved, rotated, transformed, and so on, by manipulating an operation point (transform controller) 110 that is set on or near the periphery of the virtual object 100. Therefore, when displayed as in FIG. 1(b), the operation point 110 behind the structure 300 is not displayed and cannot be operated.

本実施形態では、これを解決するため、図1(c)に示すように、構造物300があったとしても、仮想オブジェクト100は、全ての操作ポイント110を表示させる。また、仮想オブジェクト100自体もその全体を表示させてもよい。また、このとき、本来は、表示されない部分まで表示されていることがわかるよう、付加オブジェクト400を表示してもよい。 To solve this problem, in this embodiment, as shown in FIG. 1(c), even if a structure 300 is present, the virtual object 100 displays all operation points 110. The virtual object 100 itself may also be displayed in its entirety. In this case, an additional object 400 may also be displayed so that it is clear that even parts that would not normally be displayed are being displayed.

以下、このような表示制御を実現する本実施形態のHMD200について説明する。 The following describes the HMD 200 of this embodiment, which realizes such display control.

[ハードウェア構成図]
図2(a)は、HMD200のハードウェア構成図である。また、図2(b)は、本実施形態のHMD200の外観図である。
[Hardware configuration diagram]
Fig. 2A is a diagram showing the hardware configuration of the HMD 200. Fig. 2B is a diagram showing the external appearance of the HMD 200 of this embodiment.

本実施形態のHMD200は、基本的に汎用のコンピュータ(情報処理装置)と同様の構成を有する。すなわち、HMD200は、本図に示すように、コントローラ210と、カメラ214と、ディスプレイ215と、音声インタフェース(I/F)216と、通信I/F217と、センサ218と、各部を電気的に接続するバス219と、視線検出装置214cと、を備える。さらに、本実施形態のHMD200は、各部を支え、ユーザ201が装着するためのフレーム241を備える。 The HMD 200 of this embodiment basically has the same configuration as a general-purpose computer (information processing device). That is, as shown in this figure, the HMD 200 includes a controller 210, a camera 214, a display 215, an audio interface (I/F) 216, a communication I/F 217, a sensor 218, a bus 219 that electrically connects each part, and a gaze detection device 214c. Furthermore, the HMD 200 of this embodiment includes a frame 241 that supports each part and is worn by the user 201.

コントローラ210は、予め定めたプログラムに従って、各種の処理を行う。本実施形態では、コントローラ210は、例えば、ディスプレイ215の所定の位置に、仮想オブジェクト100を表示させる。 The controller 210 performs various processes according to a predetermined program. In this embodiment, the controller 210 displays the virtual object 100 at a predetermined position on the display 215, for example.

本実施形態のコントローラ210は、CPU211と、RAM212と、ROM213と、を備える。CPU211は、予めROM213に格納されたプログラムを、RAM212にロードして実行することにより、各種の機能を実現する。なお、RAM212およびROM213は、特に区別する必要がない場合は、両者を合わせて記憶装置230(図3参照)と呼ぶ。なお、コントローラ210は、例えば、フレーム241上に配置される。 The controller 210 of this embodiment includes a CPU 211, a RAM 212, and a ROM 213. The CPU 211 loads programs stored in advance in the ROM 213 into the RAM 212 and executes them to realize various functions. Note that the RAM 212 and the ROM 213 are collectively referred to as the storage device 230 (see FIG. 3) unless there is a particular need to distinguish between them. Note that the controller 210 is disposed on, for example, a frame 241.

カメラ214は、カラー画像カメラ214aと、距離画像カメラ214bと、を備える。カラー画像カメラ214aは、ユーザ201の視野範囲を含む撮影範囲を撮影し、カラー画像を取得する。また、距離画像カメラ214bは、カラー画像カメラ214aと略同範囲の撮影範囲の距離画像を取得する。カメラ214(カラー画像カメラ214aおよび距離画像カメラ214b)は、例えば、フレーム241の最前部(最もディスプレイ215側)の、上記撮影範囲を撮影可能な位置に配置される。 The camera 214 includes a color image camera 214a and a distance image camera 214b. The color image camera 214a captures an image of a shooting range including the visual field range of the user 201, and acquires a color image. The distance image camera 214b acquires a distance image of a shooting range that is approximately the same as that of the color image camera 214a. The camera 214 (color image camera 214a and distance image camera 214b) is disposed, for example, at a position at the very front of the frame 241 (closest to the display 215) where the above-mentioned shooting range can be captured.

ディスプレイ215は、カメラ214で取得した画像、HMD200内で生成された表示データが表示されるデバイスである。ディスプレイ215は、例えば、透過型の液晶デバイスや有機ELデバイス、あるいはMEMS(micro electro mechanical systems)を用いた光走査型のデバイス等で構成される。しかしながら、デバイスはこれに限定されず、ディスプレイ215上に映像を表示しつつ、ディスプレイ215の向こう側が透けて見える透過型ディスプレイ構造を実現可能なデバイスであればよい。 The display 215 is a device that displays images acquired by the camera 214 and display data generated within the HMD 200. The display 215 is composed of, for example, a transmissive liquid crystal device, an organic EL device, or an optical scanning device using MEMS (micro electro mechanical systems). However, the device is not limited to this, and any device can be used as long as it can realize a transmissive display structure that displays an image on the display 215 while allowing the viewer to see through to the other side of the display 215.

本実施形態のHMD200では、透過型のディスプレイ215が、ユーザ201の片眼または両眼の前で支持される。なお、ディスプレイ215は、任意の形状をとることができる。ディスプレイ215は、右および左の表示パネルを備えてもよい、また、ディスプレイ215には、グラフィカルユーザI/Fの1つまたは複数のUIオブジェクトが表示されてもよい。 In the HMD 200 of this embodiment, a transmissive display 215 is supported in front of one or both eyes of the user 201. The display 215 can have any shape. The display 215 may include right and left display panels, and one or more UI objects of a graphical user I/F may be displayed on the display 215.

音声I/F216は、例えば、マイク、スピーカ、ブザー等の音声出力装置である。音声I/F216は、外界の音の入力と、HMD200内で作成した音や通信I/F217を介して送られてくる音声や音楽等の音の出力とを行う。本実施形態では、音声I/F216は、備えなくてもよい。 The audio I/F 216 is, for example, an audio output device such as a microphone, speaker, or buzzer. The audio I/F 216 inputs external sounds and outputs sounds such as sounds created within the HMD 200 and sounds such as voice and music sent via the communication I/F 217. In this embodiment, the audio I/F 216 does not necessarily have to be provided.

通信I/F217は、符号回路や復号回路、アンテナ等を備え、ネットワークを介して、他装置とのデータの送受信(データ通信)を行う。本実施形態では、通信I/F217は、図示を省略したアクセスポイント等を介して、または、図示を省略した移動体電話通信網の基地局等を介して、ネットワークと接続するI/Fである。通信I/F217を介して、HMD200は、ネットワークに接続された各サーバとのデータ送受信を行う。 The communication I/F 217 includes an encoding circuit, a decoding circuit, an antenna, etc., and transmits and receives data (data communication) with other devices via a network. In this embodiment, the communication I/F 217 is an I/F that connects to the network via an access point or the like (not shown), or via a base station or the like of a mobile telephone communication network (not shown). Via the communication I/F 217, the HMD 200 transmits and receives data with each server connected to the network.

HMD200と前記アクセスポイントとの接続は、例えば、Wi-Fi(登録商標)等の無線通信方式やその他の通信方式により行われる。HMD200と前記移動体電話通信網の基地局との接続は、例えば、W-CDMA(登録商標)(Wideband Code Division Multiple Access)方式やGSM(登録商標)(Global System for Mobile communications)方式、LTE(Long Term Evolution)方式、或いはその他の通信方式によって行われる。なお、本実施形態のHMD200は、通信I/F217を備えなくてもよい。 The connection between the HMD 200 and the access point is established by, for example, a wireless communication method such as Wi-Fi (registered trademark) or other communication method. The connection between the HMD 200 and the base station of the mobile telephone communication network is established by, for example, a W-CDMA (registered trademark) (Wideband Code Division Multiple Access) method, a GSM (registered trademark) (Global System for Mobile communications) method, a LTE (Long Term Evolution) method, or other communication method. Note that the HMD 200 of this embodiment does not need to include a communication I/F 217.

センサ218は、HMD200の現在位置、傾き、速度、ユーザ201による操作等を検出する。HMD200は、センサ218として、例えば、GPS受信機218a等の位置情報取得センサ、ジャイロセンサ218b、加速度センサ218c、地磁気センサ218d、タッチセンサ218e等を備える。なお、センサ218は、全てを備えなくてもよい。 The sensor 218 detects the current position, inclination, speed, and operation by the user 201 of the HMD 200. The HMD 200 includes, as the sensor 218, a position information acquisition sensor such as a GPS receiver 218a, a gyro sensor 218b, an acceleration sensor 218c, a geomagnetic sensor 218d, a touch sensor 218e, and the like. Note that it is not necessary to include all of the sensors 218.

視線検出装置214cは、ユーザ201の視線方向を検出する。視線検出装置214cは、例えば、ユーザ201の視線方向を検出する視線検出カメラ等で実現される。視線検出カメラは、ユーザ201の眼の虹彩、瞳孔等を撮影範囲に含むよう取り付けられる。 The gaze detection device 214c detects the gaze direction of the user 201. The gaze detection device 214c is realized, for example, by a gaze detection camera that detects the gaze direction of the user 201. The gaze detection camera is attached so that the iris, pupil, etc. of the user 201's eye are included in the shooting range.

フレーム241は、ディスプレイ215、カメラ214、コントローラ210等のHMD200の構成品を支持する。 The frame 241 supports the components of the HMD 200, such as the display 215, the camera 214, and the controller 210.

[機能ブロック]
次に、本実施形態のコントローラ210が実現する、仮想オブジェクト表示に関連する機能を説明する。図3は、本実施形態のHMD200の、仮想オブジェクト表示処理に関連する機能の機能ブロック図である。本図に示すように、本実施形態のコントローラ210は、画像取得部228と、表示制御部220と、音声出力制御部229と、の機能を実現する。また、表示制御部220は、空間認識部221と、指示受付部222と、表示データ生成部223と、表示補正部224と、を備える。
[Function block]
Next, functions related to virtual object display realized by the controller 210 of this embodiment will be described. Fig. 3 is a functional block diagram of functions related to virtual object display processing of the HMD 200 of this embodiment. As shown in this figure, the controller 210 of this embodiment realizes the functions of an image acquisition unit 228, a display control unit 220, and an audio output control unit 229. In addition, the display control unit 220 includes a space recognition unit 221, an instruction acceptance unit 222, a display data generation unit 223, and a display correction unit 224.

各機能は、CPU211がROM213に格納されたプログラムを、RAM212にロードして実行することにより実現される。 Each function is realized by the CPU 211 loading a program stored in the ROM 213 into the RAM 212 and executing it.

また、記憶装置230には、カラー画像データ231と、距離画像データ232と、空間認識データ233と、仮想オブジェクトデータ(仮想OJTデータ)234と、付加オブジェクトデータ(付加OJTデータ)235と、音声データ236と、が記憶される。 The storage device 230 also stores color image data 231, distance image data 232, spatial recognition data 233, virtual object data (virtual OJT data) 234, additional object data (additional OJT data) 235, and audio data 236.

カラー画像データ231は、カラー画像カメラ214aで取得した画像である。距離画像データ232は、距離画像カメラ214bで取得した画像である。 The color image data 231 is an image acquired by the color image camera 214a. The distance image data 232 is an image acquired by the distance image camera 214b.

画像取得部228は、カラー画像カメラ214aおよび距離画像カメラ214bでそれぞれ取得したカラー画像および距離画像を、カラー画像データ231および距離画像データ232として、記憶装置230に記憶する。本実施形態では、カラー画像および距離画像は、略同期して取得される。 The image acquisition unit 228 stores the color image and distance image acquired by the color image camera 214a and the distance image camera 214b, respectively, in the storage device 230 as color image data 231 and distance image data 232. In this embodiment, the color image and distance image are acquired approximately synchronously.

空間認識部221は、周囲の実空間を認識し、その結果を、空間認識データ233として、記憶装置230に記憶する。認識は、略同時に取得したカラー画像データ231および距離画像データ232を用いて行う。 The spatial recognition unit 221 recognizes the surrounding real space and stores the result in the storage device 230 as spatial recognition data 233. The recognition is performed using color image data 231 and distance image data 232 acquired approximately simultaneously.

空間認識部221は、ユーザ201のスキャン動作に従って、所定の時間間隔で、各画像データから、撮影範囲にある構造物300の3次元データ(3次元マップ)である空間認識データ233を生成し、記憶装置230に記憶する。周囲のスキャンは、例えば、起動直後に、初期設定として、ユーザ201が行う。 The spatial recognition unit 221 generates spatial recognition data 233, which is three-dimensional data (three-dimensional map) of the structure 300 in the shooting range, from each image data at a predetermined time interval in accordance with the scanning operation of the user 201, and stores it in the storage device 230. The surroundings are scanned by the user 201 as an initial setting, for example, immediately after startup.

空間認識データ233は、例えば、3次元空間全体を定義するワールド座標系で作成される。一例として、このワールド座標系の原点および各軸方向として、空間認識開始の指示を受け付けた際の、HMD200本体の位置および向き(初期姿勢)で特定される、HMD200のローカル座標系の原点および各軸方向を用いる。この座標系では、例えば、HMD200本体の初期姿勢において、HMD200のディスプレイ215上の所定位置を原点として、ディスプレイ215内をxy平面として、z軸方向は、xy平面(ディスプレイ215面)に垂直な方向とする。 The spatial recognition data 233 is created, for example, in a world coordinate system that defines the entire three-dimensional space. As an example, the origin and each axis direction of this world coordinate system are used as the origin and each axis direction of the local coordinate system of the HMD 200, which is specified by the position and orientation (initial posture) of the HMD 200 body when an instruction to start spatial recognition is received. In this coordinate system, for example, in the initial posture of the HMD 200 body, a specific position on the display 215 of the HMD 200 is set as the origin, the interior of the display 215 is set as the xy plane, and the z-axis direction is set as perpendicular to the xy plane (the surface of the display 215).

なお、ユーザ201のスキャン動作によるHMD200のローカル座標系の、ワールド座標系に対する変位量および回転量は、各種センサ218により得られるデータを用いて算出される。 The amount of displacement and rotation of the local coordinate system of the HMD 200 relative to the world coordinate system due to the scanning action of the user 201 is calculated using data obtained by various sensors 218.

なお、空間認識は、例えば、既存のSpatial Mapping等の技術を用いて行う。すなわち、本実施形態のHMD200は、カラー画像カメラ214aおよび距離画像カメラ214bにより周囲をスキャンする。そして、その結果を用いて、空間認識部221が、Spatial Mapping等のアプリケーションを用いて3次元データを生成する。空間認識データ233は、例えば、メッシュデータとして保持される。 The spatial recognition is performed using, for example, existing technology such as Spatial Mapping. That is, the HMD 200 of this embodiment scans the surroundings using the color image camera 214a and the distance image camera 214b. Then, using the results, the spatial recognition unit 221 generates three-dimensional data using an application such as Spatial Mapping. The spatial recognition data 233 is stored, for example, as mesh data.

また、このとき、3次元データだけでなく、構造物300の種類を認識するSpatial Understandingも同時に行うよう構成してもよい。空間認識部221は、Spatial Understandingにより、撮影範囲内の構造物300の材質、種類を認識できる。すなわち、構造物300が、例えば、「壁」、「床」、「天井」のいずれであるか等を認識することができる。本実施形態の空間認識部221は、空間認識データ233の属性データとして、これらの認識結果を記憶装置230に格納する。 At this time, the spatial recognition unit 221 may be configured to simultaneously perform not only the three-dimensional data but also spatial understanding to recognize the type of structure 300. By spatial understanding, the spatial recognition unit 221 can recognize the material and type of the structure 300 within the shooting range. In other words, it can recognize whether the structure 300 is, for example, a "wall," a "floor," or a "ceiling." The spatial recognition unit 221 of this embodiment stores these recognition results in the storage device 230 as attribute data of the spatial recognition data 233.

指示受付部222は、ユーザ201から、ディスプレイ215に表示される仮想オブジェクト100に対する表示指示および操作指示を受け付ける。表示指示および操作指示は、例えば、視線(ゲイズ)によるもの、手指の動き(ジェスチャ)によるものなどがある。 The instruction receiving unit 222 receives display instructions and operation instructions from the user 201 for the virtual object 100 displayed on the display 215. The display instructions and operation instructions may be, for example, instructions based on the line of sight (gaze) or finger movements (gestures).

ゲイズに用いられる視線方向の情報は、例えば、視線検出装置214cを用いて検出される。 The gaze direction information used for gaze is detected, for example, using the gaze detection device 214c.

ジェスチャには、例えば、仮想オブジェクト100の操作ポイント110に対するクリックイベント(エアタップ)、タップアンドホールド、ブルーム等がある。指示受付部222は、カラー画像カメラ214aおよび距離画像カメラ214bの撮影範囲内に設けられたジェスチャフレーム内での手指の動きを検出し、表示指示、操作指示等を検出する。 Gestures include, for example, a click event (air tap), tap and hold, bloom, etc. on the operation point 110 of the virtual object 100. The instruction receiving unit 222 detects the movement of fingers within a gesture frame provided within the shooting range of the color image camera 214a and the distance image camera 214b, and detects display instructions, operation instructions, etc.

例えば、表示指示を受け付けた場合、指示受付部222は、仮想オブジェクトデータ234から指示された仮想オブジェクト100のデータを抽出し、後述の表示データ生成部223に表示データを生成させる。 For example, when a display instruction is received, the instruction receiving unit 222 extracts data of the specified virtual object 100 from the virtual object data 234, and causes the display data generating unit 223 described below to generate the display data.

また、操作指示を受け付けた場合、指示受付部222は、当該操作を検出し、後述の表示データ生成部223に通知する。 In addition, when an operation instruction is received, the instruction receiving unit 222 detects the operation and notifies the display data generating unit 223 described below.

表示データ生成部223は、指示受付部222を介したユーザ201の指示に従って、仮想オブジェクトデータ234から、指示された仮想オブジェクト100をディスプレイ215の所定の位置に所定の形状で表示させる表示データを生成する。指示受付部222の指示に従って生成された表示データをディスプレイ215に表示することにより、仮想オブジェクト100は、ユーザ201の指示に従って、移動し、回転し、変形するよう表示される。 The display data generating unit 223 generates display data from the virtual object data 234 in accordance with an instruction from the user 201 via the instruction receiving unit 222, for displaying the specified virtual object 100 in a specified shape at a specified position on the display 215. By displaying the display data generated in accordance with the instruction from the instruction receiving unit 222 on the display 215, the virtual object 100 is displayed to move, rotate, and deform in accordance with the instruction from the user 201.

このとき、表示データ生成部223は、ユーザ201の視線方向(ユーザ201が装着しているHMD200の空間上の座標位置、上下左右の向きの情報から算出)で、構造物300の背後になる仮想オブジェクト100の領域を背面領域101として特定した表示データを生成する。背面領域101(図4)は、空間認識部221が生成した3次元マップ(空間認識データ233)と表示させる仮想オブジェクト100の実空間上の配置位置データとに基づいて特定される。なお、実空間上の配置位置データは、上記空間認識部221が空間認識に用いる座標系と同じ座標系で登録される。 At this time, the display data generation unit 223 generates display data in which the area of the virtual object 100 behind the structure 300 in the line of sight of the user 201 (calculated from the spatial coordinate position of the HMD 200 worn by the user 201 and information on the up, down, left and right orientations) is identified as the rear area 101. The rear area 101 (Figure 4) is identified based on the three-dimensional map (spatial recognition data 233) generated by the spatial recognition unit 221 and the placement position data in real space of the virtual object 100 to be displayed. Note that the placement position data in real space is registered in the same coordinate system as the coordinate system used by the spatial recognition unit 221 for spatial recognition.

なお、仮想オブジェクト100の実空間上の配置位置データは、表示させる仮想オブジェクト100の、仮想オブジェクトデータ234から得る。仮想オブジェクトデータ234は、各仮想オブジェクト100の、サイズ、形状、初期の配置位置情報を含む。初期の配置位置情報は、例えば、各仮想オブジェクト100に予め設定された配置位置ポイント、操作ポイント110等について、登録される。配置位置ポイントは、例えば、仮想オブジェクト100の3次元の重心位置等である。また、操作ポイント110は、上述のように、仮想オブジェクト100の表示形状変形の指示を受け付けるポイントである。 The placement position data of the virtual object 100 in real space is obtained from the virtual object data 234 of the virtual object 100 to be displayed. The virtual object data 234 includes the size, shape, and initial placement position information of each virtual object 100. The initial placement position information is registered, for example, for a placement position point, an operation point 110, etc. that is set in advance for each virtual object 100. The placement position point is, for example, the three-dimensional center of gravity position of the virtual object 100. Also, the operation point 110 is a point that receives an instruction to change the display shape of the virtual object 100, as described above.

表示データ生成部223は、指示受付部222の指示を現在の配置位置情報に反映することにより、表示させる仮想オブジェクト100に対応した仮想オブジェクトデータ234の、最新の配置位置情報を得る。そして、表示データ生成部223は、配置位置ポイントの最新の配置位置情報と、サイズ、形状等の情報を用いて、仮想オブジェクト100の実空間上の配置位置データを得る。 The display data generating unit 223 obtains the latest placement position information of the virtual object data 234 corresponding to the virtual object 100 to be displayed by reflecting the instruction from the instruction receiving unit 222 in the current placement position information. The display data generating unit 223 then obtains placement position data of the virtual object 100 in real space using the latest placement position information of the placement position point and information such as size and shape.

表示データ生成部223は、さらに、その最新の実空間上の配置位置データを用いて、表示させる仮想オブジェクト100の背面領域101を特定する。例えば、表示データ生成部223は、仮想オブジェクト100の実空間上の配置位置データに基づいて、仮想オブジェクト100の、ユーザ201が装着しているHMD200の空間上の座標位置、上下左右の向きの情報から算出される仮想オブジェクトまでの距離、仮想オブジェクト100の形状データ、構造物300の座標位置から奥行情報として特定する。 The display data generating unit 223 further uses the latest placement position data in real space to identify the back region 101 of the virtual object 100 to be displayed. For example, based on the placement position data of the virtual object 100 in real space, the display data generating unit 223 identifies the virtual object 100 as depth information from the coordinate position in the space of the HMD 200 worn by the user 201, the distance to the virtual object calculated from the information on the up, down, left, and right orientations, the shape data of the virtual object 100, and the coordinate position of the structure 300.

そして、奥行情報のうち、構造物300の奥行情報より相対的に奥に位置する仮想オブジェクト100の領域(部分)および操作ポイント110を、背面領域101とする。 The area (part) of the virtual object 100 and the operation point 110 that is located relatively further back than the depth information of the structure 300 is defined as the rear area 101.

なお、背面領域101は、通常の処理では、陰面処理を行う領域である。例えば、図4(a)に示すように、仮想オブジェクト100の一部が壁、家具等の構造物300の奥に配置される場合、従来、表示データ生成部223は、仮想オブジェクト100のこの背面領域101に対し、陰面処理を施し、表示させないよう表示データを生成する。 In normal processing, the rear region 101 is an area where hidden surface processing is performed. For example, as shown in FIG. 4(a), when a part of the virtual object 100 is placed behind a structure 300 such as a wall or furniture, the display data generating unit 223 conventionally performs hidden surface processing on this rear region 101 of the virtual object 100 and generates display data so as not to display it.

しかしながら、本実施形態では、よりユーザフレンドリな表示を目指すため、表示補正部224が、このような場合であっても、図4(b)に示すように、仮想オブジェクト100の全体および付随する操作ポイント110を表示させるよう表示を補正する。このような処理を、表示補正部224が行う。 However, in this embodiment, in order to aim for a more user-friendly display, even in such a case, the display correction unit 224 corrects the display so that the entire virtual object 100 and the associated operation point 110 are displayed, as shown in FIG. 4(b). This processing is performed by the display correction unit 224.

表示補正部224は、表示する仮想オブジェクトデータ234に背面領域101がある場合、当該仮想オブジェクトデータ234の表示データを補正する。 When the virtual object data 234 to be displayed has a back area 101, the display correction unit 224 corrects the display data of the virtual object data 234.

具体的には、表示補正部224は、背面領域101に対する陰面処理をキャンセルする。そして、背面領域101も、構造物300が存在しないかのように表示されるよう表示データを補正する。すなわち、表示補正部224は、仮想オブジェクトデータ234の一部の領域が、構造物300よりも奥の場合であっても、当該領域も表示されるよう、表示データを補正する。 Specifically, the display correction unit 224 cancels the hidden surface processing for the rear region 101. Then, the display data is corrected so that the rear region 101 is also displayed as if the structure 300 does not exist. In other words, even if a part of the virtual object data 234 is behind the structure 300, the display correction unit 224 corrects the display data so that the part is also displayed.

さらに、表示補正部224は、このとき、仮想オブジェクト100が本来の表示態様ではないことを示すため、付加オブジェクト400を表示させる。付加オブジェクト400は、例えば、仮想オブジェクト100が、構造物300を突き破っている様子、構造物300に穴をあけた様子を表す等、仮想オブジェクト100の表示を、より自然に、現実感があるよう見せるためのオブジェクトである。 Furthermore, at this time, the display correction unit 224 displays an additional object 400 to indicate that the virtual object 100 is not in its original display mode. The additional object 400 is an object for making the display of the virtual object 100 appear more natural and realistic, for example, by showing the virtual object 100 breaking through the structure 300 or making a hole in the structure 300.

表示させる付加オブジェクト400のデータは、記憶装置230の付加オブジェクトデータ235として予め用意される。付加オブジェクトデータ235は、付加オブジェクト400の表示態様、初期サイズ、仮想オブジェクト100の表示位置に対する初期表示位置等の情報が対応づけて登録される。 The data of the additional object 400 to be displayed is prepared in advance as additional object data 235 in the storage device 230. The additional object data 235 is registered in association with information such as the display mode of the additional object 400, its initial size, and its initial display position relative to the display position of the virtual object 100.

なお、表示補正部224は、ユーザ201の操作により仮想オブジェクト100の、ユーザ201の視線方向に対する表示方向が変化した場合、それに追随して、付加オブジェクト400の表示形状を変形してもよい。さらに、ユーザ201の視線方向の移動により仮想オブジェクト100の表示方向が変化した場合も、同様に、付加オブジェクト400の表示形状を変形してもよい。付加オブジェクト400の変形は、例えば、視線方向の変化に伴う仮想オブジェクト100の表示を変形する処理に用いるプログラムと同じプログラムに従って行う。 When the display direction of the virtual object 100 relative to the line of sight of the user 201 is changed by an operation of the user 201, the display correction unit 224 may change the display shape of the additional object 400 accordingly. Furthermore, when the display direction of the virtual object 100 is changed due to a movement of the line of sight of the user 201, the display correction unit 224 may change the display shape of the additional object 400 in a similar manner. The deformation of the additional object 400 is performed, for example, according to the same program as the program used for the process of deforming the display of the virtual object 100 in accordance with a change in the line of sight.

次に、本実施形態のコントローラ210による、仮想オブジェクト100の表示処理の流れを説明する。図5は、本実施形態の仮想オブジェクト表示処理の処理フローである。なお、空間認識処理は、初期処理として既に行われているものとする。また、仮想オブジェクト100は、全体が表示される位置に表示されているものとする。 Next, the flow of the display process of the virtual object 100 by the controller 210 of this embodiment will be described. FIG. 5 is a process flow of the virtual object display process of this embodiment. It is assumed that the spatial recognition process has already been performed as an initial process. It is also assumed that the virtual object 100 is displayed at a position where the entire object is displayed.

ユーザ201から指示受付部222を介して、終了指示を受け付けるまで、表示データ生成部223および表示補正部224は、以下の処理を繰り返す(ステップS1101)。 The display data generation unit 223 and the display correction unit 224 repeat the following process until an end instruction is received from the user 201 via the instruction receiving unit 222 (step S1101).

ユーザ201から指示受付部222を介して、仮想オブジェクト100に対する移動操作を受け付けると(ステップS1102)、表示データ生成部223は、表示データを生成する(ステップS1103)。 When a movement operation on the virtual object 100 is received from the user 201 via the instruction receiving unit 222 (step S1102), the display data generating unit 223 generates display data (step S1103).

ステップS1103では、表示データ生成部223は、まず、当該仮想オブジェクト100のディスプレイ215上の表示位置を算出する。そして、表示データ生成部223は、視線方向を特定し、仮想オブジェクト100の対応する仮想オブジェクトデータ234に従って、奥行情報を算出する。また、構造物300の奥行情報も算出する。そして、表示データ生成部223は、表示データ上の背面領域101を特定する。 In step S1103, the display data generation unit 223 first calculates the display position of the virtual object 100 on the display 215. The display data generation unit 223 then identifies the line of sight direction, and calculates depth information according to the corresponding virtual object data 234 of the virtual object 100. The display data generation unit 223 also calculates depth information of the structure 300. The display data generation unit 223 then identifies the back area 101 on the display data.

次に、表示データ生成部223は、表示する仮想オブジェクト100に背面領域101があるか否かを判別する(ステップS1104)。 Next, the display data generation unit 223 determines whether the virtual object 100 to be displayed has a back area 101 (step S1104).

背面領域101が無い場合(S1104;No)、表示データ生成部223は、その旨、表示補正部224に通知する。そして、表示補正部224は、そのまま、ディスプレイ215の、ステップS1103で算出した位置に、当該仮想オブジェクト100の表示データを表示する(ステップS1112)。そしてコントローラ210は、次の操作指示を待つ。 If there is no back area 101 (S1104; No), the display data generation unit 223 notifies the display correction unit 224 of that fact. The display correction unit 224 then displays the display data of the virtual object 100 at the position calculated in step S1103 on the display 215 (step S1112). The controller 210 then waits for the next operation instruction.

背面領域101が有る場合(S1104;Yes)、表示データ生成部223は、仮想オブジェクト100の全体が背面領域101であるか否かを判別する(ステップS1105)。 If there is a rear area 101 (S1104; Yes), the display data generation unit 223 determines whether the entire virtual object 100 is the rear area 101 (step S1105).

全体が背面領域101であれば(S1105;Yes)、表示データ生成部223は、その旨、表示補正部224に通知する。そして、表示補正部224は、そのまま、当該仮想オブジェクト100の表示を消去し(ステップS1111)、処理を終了する。 If the entire area is the back area 101 (S1105; Yes), the display data generation unit 223 notifies the display correction unit 224 of that fact. The display correction unit 224 then erases the display of the virtual object 100 (step S1111) and ends the process.

一方、全体が背面領域101でない場合(S1105;No)、すなわち、仮想オブジェクト100の一部に背面領域101が有る場合、表示データ生成部223は、その旨、表示補正部224に通知する。そして、表示補正部224は、上述の手法で仮想オブジェクト100の表示データを補正する(ステップS1106)。ここでは、表示補正部224は、仮想オブジェクト100の全ての操作ポイント110および当該操作ポイント110により操作する仮想オブジェクト100の部分を表示させるよう表示データを補正する。そして、表示補正部224は、補正後の表示データを、ディスプレイ215のステップS1103で算出した位置に表示する(ステップS1107)。 On the other hand, if the entire area is not the rear area 101 (S1105; No), that is, if the rear area 101 is part of the virtual object 100, the display data generation unit 223 notifies the display correction unit 224 of that effect. Then, the display correction unit 224 corrects the display data of the virtual object 100 using the method described above (step S1106). Here, the display correction unit 224 corrects the display data so as to display all the operation points 110 of the virtual object 100 and the parts of the virtual object 100 operated by the operation points 110. Then, the display correction unit 224 displays the corrected display data on the display 215 at the position calculated in step S1103 (step S1107).

その後、表示補正部224は、記憶装置230から付加オブジェクトデータ235を取得し、仮想オブジェクト100の背面領域101に重畳して表示する(ステップS1108)。そして、コントローラ210は、次の操作指示を待つ。 Then, the display correction unit 224 obtains the additional object data 235 from the storage device 230 and displays it superimposed on the back area 101 of the virtual object 100 (step S1108). Then, the controller 210 waits for the next operation instruction.

以上の処理を、具体例で説明する。なお、ディスプレイ215には、図6(a)に示すように、ディスプレイ215で規定される枠内215aに、仮想オブジェクト100および付加オブジェクト400が表示される。ここで、構造物300は、実空間の実オブジェクトである。以下の表示態様の説明では、ディスプレイ215の枠は省略し、図6(b)に示すように、ディスプレイ215を通して見える実オブジェクトと、仮想オブジェクト100等の表示データと、のみを記載し、説明する。 The above process will be explained using a concrete example. Note that on the display 215, as shown in FIG. 6(a), the virtual object 100 and the additional object 400 are displayed within a frame 215a defined by the display 215. Here, the structure 300 is a real object in real space. In the following explanation of the display mode, the frame of the display 215 will be omitted, and only the real objects visible through the display 215 and the display data such as the virtual object 100 will be described and explained, as shown in FIG. 6(b).

例えば、図7(a)に示す位置に、仮想オブジェクト100が表示されているものとする。これに対し、ユーザ201が、実空間で、その手指202により、矢印203の方向に、押すように操作指示(ジェスチャ)を行う。これを続けることにより、仮想オブジェクト100の、実空間の実オブジェクトである構造物300に対する表示位置は移動する。 For example, assume that a virtual object 100 is displayed at the position shown in FIG. 7(a). In response, a user 201 performs an operation instruction (gesture) in real space by pushing with his/her finger 202 in the direction of arrow 203. By continuing this, the display position of the virtual object 100 moves relative to a structure 300, which is a real object in the real space.

本実施形態によれば、図7(b)に示すように、仮想オブジェクト100の一部の領域の表示位置が、構造物300より奥になっても、仮想オブジェクト100は、その操作ポイント110とともに、全体が表示される。また、このとき、あたかも構造物300である壁に、穴があいたかのように、付加オブジェクト400が表示される。 According to this embodiment, as shown in FIG. 7(b), even if the display position of a portion of the virtual object 100 is behind the structure 300, the entire virtual object 100 is displayed together with its operation point 110. In addition, at this time, the additional object 400 is displayed as if a hole had been made in the wall of the structure 300.

さらに、このとき、図7(c)に示すように、音声出力制御部229が、音声出力を行うよう構成してもよい。表示補正部224は、付加オブジェクト400を表示させる場合、音声出力制御部229にその旨通知する。音声出力制御部229は、表示補正部224より通知を受けると、音声データ236から音声を抽出し、音声I/F216から出力する。 Furthermore, at this time, as shown in FIG. 7(c), the audio output control unit 229 may be configured to output audio. When the display correction unit 224 displays the additional object 400, it notifies the audio output control unit 229 accordingly. Upon receiving the notification from the display correction unit 224, the audio output control unit 229 extracts audio from the audio data 236 and outputs it from the audio I/F 216.

なお、音声データ236は、構造物300の材質に対応づけて、異なるデータを登録しておいてもよい。構造物300の材質は、例えば、上述の空間認識部221によるSpatial Understandingにより認識する。 Note that different data may be registered as the audio data 236 in association with the material of the structure 300. The material of the structure 300 is recognized, for example, by spatial understanding performed by the spatial recognition unit 221 described above.

さらに、このとき、出力される音声データ236を文字列で表す擬音語を表示させてもよい。例えば、図7(c)に示す「バリッ」等である。この場合、記憶装置230に、音声データ236に対応づけて、当該音声データ236を文字列で表す擬音語データ237を予め登録しておく。そして、表示補正部224は、出力される音声データ236に対応づけて登録される擬音語データ237を、付加オブジェクト400近傍に表示させるよう表示データを生成する。 At this time, an onomatopoeia expressing the output sound data 236 as a character string may be displayed. For example, "Bari" as shown in FIG. 7(c). In this case, onomatopoeia data 237 expressing the sound data 236 as a character string is registered in advance in the storage device 230 in association with the sound data 236. Then, the display correction unit 224 generates display data so that the onomatopoeia data 237 registered in association with the output sound data 236 is displayed near the additional object 400.

なお、吹き出しをさらに表示し、擬音語データ237を、その吹き出しの中に表示させてもよい。また、音声データ236の出力無しに、擬音語データ237のみを表示させてもよい。 A speech bubble may also be displayed, and the onomatopoeia data 237 may be displayed in the speech bubble. Also, only the onomatopoeia data 237 may be displayed without outputting the voice data 236.

また、表示補正部224は、仮想オブジェクト100が、構造物300にめり込むほどに、付加オブジェクト400の形状を、追随させて変化させる。例えば、図8(a)に示すように、仮想オブジェクト100が、水平方向の幅の大きさが異なる2つの直方体を組み合わせた形状を有する場合を例にあげて説明する。ここでは、仮想オブジェクト100は、矢印203の方向に、水平方向の幅が小さい直方体の方から構造物300に押し込まれるものとする。 The display correction unit 224 also changes the shape of the additional object 400 accordingly as the virtual object 100 sinks into the structure 300. For example, as shown in FIG. 8(a), a case will be described in which the virtual object 100 has a shape formed by combining two rectangular parallelepipeds with different horizontal widths. Here, the virtual object 100 is pushed into the structure 300 in the direction of the arrow 203, starting from the rectangular parallelepiped with the smaller horizontal width.

この場合、表示補正部224は、図8(b)に示すように、仮想オブジェクト100の、水平方向の幅に応じて付加オブジェクト400の大きさを加工して表示させる。具体的には、図8(a)のように、水平方向の幅が小さい直方体の領域が構造物300に仮想的にめり込んでいる場合は、小さいサイズで付加オブジェクト400を表示させる。一方、水平方向の幅が、図8(a)の場合より大きい領域が構造物300に仮想的にめりこんでいる場合は、図8(b)に示すように、図8(a)よりも大きいサイズの付加オブジェクト400を表示させる。 In this case, the display correction unit 224 processes the size of the additional object 400 according to the horizontal width of the virtual object 100 and displays it, as shown in FIG. 8(b). Specifically, as shown in FIG. 8(a), when a rectangular parallelepiped region with a small horizontal width is virtually embedded in the structure 300, the additional object 400 is displayed at a small size. On the other hand, when a region with a larger horizontal width than that in FIG. 8(a) is virtually embedded in the structure 300, the additional object 400 is displayed at a larger size than that in FIG. 8(a), as shown in FIG. 8(b).

また、ユーザ201の立ち位置の変化により、視線方向が変化する。例えば、図8(c)に示すように、ユーザ201が、構造物300である壁に対向した場合、仮想オブジェクト100のワールド座標系における表示位置が同じであっても、図8(a)や図8(b)の場合とは、仮想オブジェクト100の表示態様が変化する。これに伴い、仮想オブジェクト100の表示形状も変化する。 In addition, the line of sight direction changes as the user 201 changes his/her standing position. For example, as shown in FIG. 8(c), when the user 201 faces a wall, which is a structure 300, the display mode of the virtual object 100 changes from the cases of FIG. 8(a) and FIG. 8(b) even if the display position of the virtual object 100 in the world coordinate system is the same. Accordingly, the display shape of the virtual object 100 also changes.

この場合も、表示補正部224は、図8(c)に示すように、仮想オブジェクト100の表示形状の変化に追随し、付加オブジェクト400の表示形状を変化させて表示させてもよい。 In this case, the display correction unit 224 may also change the display shape of the additional object 400 to follow the change in the display shape of the virtual object 100, as shown in FIG. 8(c).

以上説明したように、本実施形態のHMD200は、予め定めた撮影範囲のカラー画像を取得するカラー画像カメラ214aと、略同じ撮影範囲の距離画像を取得する距離画像カメラ214bと、ディスプレイ215と、仮想オブジェクト100をディスプレイ215に表示させる表示制御部220と、を備える。そして、表示制御部220は、カラー画像と距離画像とを用いて撮影範囲内の構造物300の3次元マップを生成する空間認識部221と、3次元マップと表示させる仮想オブジェクト100の実空間上の配置位置データとに基づいて、視線方向に関して構造物300の背後になる仮想オブジェクト100の領域を背面領域101として特定した表示データを生成する表示データ生成部223と、表示データを補正してディスプレイ215に表示させる表示補正部224と、を備える。また、表示補正部224は、背面領域101の操作ポイント110を表示させるよう表示データを補正する。そして、操作ポイント110は、当該操作ポイント110を介して仮想オブジェクト100に対する操作指示を受け付けるポイントである。 As described above, the HMD 200 of this embodiment includes a color image camera 214a that acquires a color image of a predetermined shooting range, a distance image camera 214b that acquires a distance image of approximately the same shooting range, a display 215, and a display control unit 220 that displays the virtual object 100 on the display 215. The display control unit 220 includes a space recognition unit 221 that generates a three-dimensional map of the structure 300 within the shooting range using the color image and the distance image, a display data generation unit 223 that generates display data that identifies the area of the virtual object 100 behind the structure 300 in the line of sight as the back area 101 based on the three-dimensional map and the placement position data in the real space of the virtual object 100 to be displayed, and a display correction unit 224 that corrects the display data and displays it on the display 215. The display correction unit 224 also corrects the display data to display the operation point 110 in the back area 101. The operation point 110 is a point through which an operation instruction for the virtual object 100 is received.

このように、本実施形態によれば、本来ならば表示されない、構造物300の背後になる、仮想オブジェクト100の背面領域101の操作ポイント110も表示される。従って、ユーザ201の操作により、仮想オブジェクト100が移動したとしても、移動後の仮想オブジェクト100に対して操作を行うことができる。 In this way, according to this embodiment, the operation point 110 of the back area 101 of the virtual object 100, which is behind the structure 300 and would not normally be displayed, is also displayed. Therefore, even if the virtual object 100 is moved by the operation of the user 201, the user can perform an operation on the virtual object 100 after the movement.

また、表示補正部224は、背面領域101の操作ポイント110を表示させる際、当該背面領域101も表示させるとともに、仮想オブジェクト100の周囲に付加オブジェクト400を表示させる。このため、本実施形態によれば、仮想オブジェクト100のディスプレイ215上の表示位置によらず、自然な見え方を犠牲にせず、現実感を保ちながら、高い操作性を実現できる。 In addition, when displaying the operation point 110 in the rear area 101, the display correction unit 224 also displays the rear area 101 and displays the additional object 400 around the virtual object 100. Therefore, according to this embodiment, regardless of the display position of the virtual object 100 on the display 215, it is possible to achieve high operability while maintaining a sense of realism without sacrificing a natural appearance.

[変形例1]
なお、一部に背面領域101のある仮想オブジェクト100の表示は、上記に限定されない。例えば、表示補正部224は、仮想オブジェクト100を、背面領域101と、それ以外の領域(以下、前面領域と呼ぶ。)102と、を区別可能なように表示してもよい。
[Modification 1]
Note that the display of the virtual object 100 having a part of the back region 101 is not limited to the above. For example, the display correction unit 224 may display the virtual object 100 so that the back region 101 and the other region (hereinafter referred to as a front region) 102 can be distinguished.

例えば、図9(a)に示すように、表示補正部224は、背面領域101と前面領域102との間にライン121が表示されるよう表示データを補正する。また、図9(b)に示すように、表示補正部224は、背面領域101が、本来の仮想オブジェクト100の表面とは異なる表面態様122で表示されるよう、表示データを補正する。図9(a)および図9(b)の補正態様は、組み合わせてもよい。 For example, as shown in FIG. 9(a), the display correction unit 224 corrects the display data so that a line 121 is displayed between the rear region 101 and the front region 102. Also, as shown in FIG. 9(b), the display correction unit 224 corrects the display data so that the rear region 101 is displayed with a surface appearance 122 that is different from the original surface of the virtual object 100. The correction appearances in FIG. 9(a) and FIG. 9(b) may be combined.

[変形例2]
また、付加オブジェクト400は、強調表示されてもよい。強調表示される付加オブジェクト400の一例を図10に示す。付加オブジェクト400の強調表示態様は、予め付加オブジェクトデータ235に登録しておいてもよい。また、各種の画像加工ソフトウェアを用いて、表示補正部224が登録されている付加オブジェクト400を強調表示態様に加工し、表示させてもよい。
[Modification 2]
Moreover, the additional object 400 may be displayed in an emphasized manner. An example of the additional object 400 displayed in an emphasized manner is shown in Fig. 10. The emphasized display mode of the additional object 400 may be registered in advance in the additional object data 235. Moreover, the display correction unit 224 may process the registered additional object 400 into an emphasized display mode using various image processing software, and display it.

付加オブジェクト400を、強調表示することにより、仮想オブジェクト100が、本来の表示態様とは異なることを、ユーザ201は、把握し易い。すなわち、ユーザ201は、本来であれば、見えない領域まで表示されていることを、ユーザ201は、より直感的に把握することができる。 By highlighting the additional object 400, the user 201 can easily understand that the virtual object 100 is displayed differently from the original display mode. In other words, the user 201 can more intuitively understand that an area that would normally be invisible is being displayed.

[変形例3]
また、付加オブジェクトデータ235として、仮想オブジェクト100が押し込まれる構造物300の材質および/または種類に応じて異なるテクスチャのものが用意されていてもよい。この場合、表示補正部224は、空間認識部221による空間認識データ233を参照し、構造物300の材質および/または種類を特定する。そして、表示補正部224は、特定した材質および/または種類に応じたテクスチャの付加オブジェクトデータ235を抽出し、付加オブジェクト400として表示させる。
[Modification 3]
Furthermore, the additional object data 235 may have different textures prepared according to the material and/or type of the structure 300 into which the virtual object 100 is pushed. In this case, the display correction unit 224 refers to the space recognition data 233 from the space recognition unit 221 and identifies the material and/or type of the structure 300. Then, the display correction unit 224 extracts the additional object data 235 having a texture according to the identified material and/or type, and displays it as the additional object 400.

例えば、構造物300が、壁等の硬い材質である場合、図10に示すような、壁が割れたような状態を表す付加オブジェクト400が、付加オブジェクトデータ235として用意される。一方、構造物300が、クッション等の柔らかい素材である場合、図11に示すように、仮想オブジェクト100が構造物300に沈み込むような状態を表す付加オブジェクト402が用意され、表示される。 For example, if the structure 300 is made of a hard material such as a wall, an additional object 400 representing a state in which the wall is cracked, as shown in FIG. 10, is prepared as additional object data 235. On the other hand, if the structure 300 is made of a soft material such as a cushion, an additional object 402 representing a state in which the virtual object 100 is sinking into the structure 300, as shown in FIG. 11, is prepared and displayed.

さらに、このとき、強調表示の態様も、構造物300の材質および/または種類、あるいは、付加オブジェクト400のテクスチャに応じて変更するよう構成してもよい。 Furthermore, at this time, the manner of highlighting may be configured to change depending on the material and/or type of the structure 300, or the texture of the additional object 400.

[変形例4]
また、表示補正部224は、付加オブジェクト400として、カラー画像データ231の一部を切り取って用いてもよい。特に、図12に示すように、仮想オブジェクト100が押し込まれる構造物300の、さらに背後の構造物301と同じテクスチャの画像を用いてもよい。この場合、表示補正部224は、付加オブジェクト400の配置位置に応じて、空間認識データ233を用いて、付加オブジェクトデータ235を加工する。そして、表示補正部224は、加工後の付加オブジェクトデータ235を配置する。
[Modification 4]
Furthermore, the display correction unit 224 may cut out a part of the color image data 231 and use it as the additional object 400. In particular, as shown in Fig. 12, an image of the same texture as a structure 301 behind a structure 300 into which the virtual object 100 is pushed may be used. In this case, the display correction unit 224 processes the additional object data 235 using the space recognition data 233 according to the arrangement position of the additional object 400. Then, the display correction unit 224 arranges the processed additional object data 235.

このように、付加オブジェクト400として、背景画像と同じテクスチャのデータを用いることにより、ユーザ201は、本実施形態の仮想オブジェクト100の表示態様を、より自然に受け止めることができる。 In this way, by using the same texture data as the background image for the additional object 400, the user 201 can perceive the display mode of the virtual object 100 of this embodiment more naturally.

[変形例5]
なお、上記実施形態では、仮想オブジェクト100が、全てが背面領域101になるような位置に移動操作された場合、仮想オブジェクト100の表示を消去するよう構成しているが、これに限定されない。全体が背面領域101となる場合であっても、仮想オブジェクト100および/または操作ポイント110を表示させてもよい。
[Modification 5]
In the above embodiment, when the virtual object 100 is moved to a position where the entire object is in the rear area 101, the display of the virtual object 100 is erased, but this is not limited to the above. Even when the entire object is in the rear area 101, the virtual object 100 and/or the operation point 110 may be displayed.

例えば、図13に示すように、表示補正部224は、算出された位置に仮想オブジェクト100が表示されるよう表示データを補正する。さらに、表示補正部224は、手前に、付加オブジェクトとして、操作用のミニチュア仮想オブジェクト401を表示させてもよい。この場合、表示補正部224は、仮想オブジェクト100からミニチュア仮想オブジェクト401を生成し、表示させる。 For example, as shown in FIG. 13, the display correction unit 224 corrects the display data so that the virtual object 100 is displayed at the calculated position. Furthermore, the display correction unit 224 may display a miniature virtual object 401 for operation as an additional object in the foreground. In this case, the display correction unit 224 generates the miniature virtual object 401 from the virtual object 100 and displays it.

これにより、たとえ仮想オブジェクト100の全体が、構造物300よりも奥行方向奥に配置された場合であっても、ユーザ201は、現実感を保ちつつ、操作を行うことができる。 As a result, even if the entire virtual object 100 is placed further in the depth direction than the structure 300, the user 201 can perform operations while maintaining a sense of reality.

[変形例6]
また、ディスプレイ215は、非透過型であってもよい。この場合、図14に示すように、表示補正部224は、カラー画像カメラ214aで取得したカラー画像(スルー画像500)に、仮想オブジェクト100および付加オブジェクト400を重畳表示させる。
[Modification 6]
Furthermore, the display 215 may be a non-transmissive type. In this case, as shown in Fig. 14, the display correction unit 224 displays the virtual object 100 and the additional object 400 in a superimposed manner on the color image (through image 500) acquired by the color image camera 214a.

この場合、例えば、表示端末は、透過型ディスプレイを備えるHMD200に限定されない。例えは、非透過型ディスプレイを備えるHMD、携帯端末等の可搬型または携帯型情報処理装置であってもよい。 In this case, for example, the display terminal is not limited to the HMD 200 equipped with a transmissive display. For example, it may be an HMD equipped with a non-transmissive display, a portable or mobile information processing device such as a mobile terminal, etc.

[変形例7]
また、操作指示の入力は、視線、ジェスチャだけに限定されない。音声、モーションコントローラ等を用いてもよい。
[Modification 7]
Furthermore, input of operation instructions is not limited to gaze and gestures, but may also be performed using voice, a motion controller, or the like.

[変形例8]
なお、上記実施形態では、仮想オブジェクト100の全ての操作ポイント110が表示されるよう、表示補正部224は、仮想オブジェクト100の表示を補正しているが、これに限定されない。表示する操作ポイント110は、背面領域101の一部の操作ポイント110であってもよい。すなわち、背面領域101の、少なくとも1つの操作ポイント110が表示されてもよい。
[Modification 8]
In the above embodiment, the display correction unit 224 corrects the display of the virtual object 100 so that all the operation points 110 of the virtual object 100 are displayed, but this is not limited to the above. The operation points 110 to be displayed may be some of the operation points 110 in the rear area 101. In other words, at least one operation point 110 in the rear area 101 may be displayed.

また、仮想オブジェクト100の形状についても同様で、必ずしも全体を表示させる必要はない。背面領域101の一部の領域を表示させてもよい。 The same applies to the shape of the virtual object 100; it is not necessary to display the entire shape. A portion of the back area 101 may be displayed.

なお、本発明は上記した実施形態および変形例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態および変形例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態または変形例の構成の一部を他の実施形態や変形例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態または変形例の構成に他の実施形態または変形例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態または変形例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, but includes various modifications. For example, the above-described embodiments and modifications have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment or modification with the configuration of another embodiment or modification. It is also possible to add the configuration of another embodiment or modification to the configuration of one embodiment or modification. Furthermore, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment or modification with other configurations.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ部や、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 The above configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits. The above configurations, functions, etc. may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information on the programs, tables, files, etc. that realize each function can be stored in a memory unit, a recording device such as a hard disk or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, the control lines and information lines shown are those considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines on the product are necessarily shown. In reality, it can be assumed that almost all components are interconnected.

100:仮想オブジェクト、101:背面領域、102:前面領域、110:操作ポイント、121:ライン、122:表面態様、
200:HMD、201:ユーザ、202:手指、203:矢印、210:コントローラ、211:CPU、212:RAM、213:ROM、214:カメラ、214a:カラー画像カメラ、214b:距離画像カメラ、214c:視線検出装置、215:ディスプレイ、215a:枠内、216:音声I/F、217:通信I/F、218:センサ、218a:GPS受信機、218b:ジャイロセンサ、218c:加速度センサ、218d:地磁気センサ、218e:タッチセンサ、219:バス、
220:表示制御部、221:空間認識部、222:指示受付部、223:表示データ生成部、224:表示補正部、228:画像取得部、229:音声出力制御部、
230:記憶装置、231:カラー画像データ、232:距離画像データ、233:空間認識データ、234:仮想オブジェクトデータ、235:付加オブジェクトデータ、236:音声データ、237:擬音語データ、
241:フレーム、
300:構造物、301:構造物、400:付加オブジェクト、401:ミニチュア仮想オブジェクト、402:付加オブジェクト、500:スルー画像
100: Virtual object, 101: Back area, 102: Front area, 110: Operation point, 121: Line, 122: Surface aspect,
200: HMD, 201: user, 202: finger, 203: arrow, 210: controller, 211: CPU, 212: RAM, 213: ROM, 214: camera, 214a: color image camera, 214b: distance image camera, 214c: gaze detection device, 215: display, 215a: inside frame, 216: audio I/F, 217: communication I/F, 218: sensor, 218a: GPS receiver, 218b: gyro sensor, 218c: acceleration sensor, 218d: geomagnetic sensor, 218e: touch sensor, 219: bus,
220: display control unit, 221: space recognition unit, 222: instruction reception unit, 223: display data generation unit, 224: display correction unit, 228: image acquisition unit, 229: audio output control unit,
230: storage device, 231: color image data, 232: distance image data, 233: space recognition data, 234: virtual object data, 235: additional object data, 236: voice data, 237: onomatopoeia data,
241: frame,
300: structure, 301: structure, 400: additional object, 401: miniature virtual object, 402: additional object, 500: through image

Claims (8)

表示端末であって、
ディスプレイと、
予め定めた撮影範囲のカラー画像を取得するカラー画像カメラと、
前記撮影範囲の距離画像を取得する距離画像カメラと、
前記表示端末のユーザの視線方向を検出する検出部と、
前記カラー画像と前記距離画像とを用いて前記撮影範囲内の構造物の3次元マップを生成する空間認識部と、
仮想オブジェクトを前記ディスプレイに表示させるように制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記3次元マップと前記仮想オブジェクトの実空間上の配置位置データとに基づいて、前記検出部により検出された視線方向に関して前記仮想オブジェクトが前記構造物の背後になる背面領域を特定したとき、前記表示端末のユーザが前記仮想オブジェクトを操作するための操作オブジェクトを前記仮想オブジェクトとは異なる位置に表示するように制御することを特徴とする表示端末。
A display terminal,
A display and
a color image camera for acquiring a color image of a predetermined shooting range;
a distance image camera for acquiring a distance image of the shooting range;
A detection unit that detects a line of sight direction of a user of the display terminal;
a spatial recognition unit that generates a three-dimensional map of structures within the shooting range using the color image and the distance image;
A control unit that controls the display to display a virtual object ,
the control unit, when a rear area in which the virtual object is behind the structure in the line of sight direction detected by the detection unit is identified based on the three-dimensional map and position data of the virtual object in real space, controls so that an operation object for a user of the display terminal to operate the virtual object is displayed in a position different from the virtual object .
表示端末であって、
ディスプレイと、
予め定めた撮影範囲のカラー画像を取得するカラー画像カメラと、
前記撮影範囲の距離画像を取得する距離画像カメラと、
前記表示端末のユーザの視線方向を検出する検出部と、
前記カラー画像と前記距離画像とを用いて前記撮影範囲内の構造物の3次元マップを生
成する空間認識部と、
仮想オブジェクトを前記ディスプレイに表示させるように制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記3次元マップと前記仮想オブジェクトの実空間上の配置位置データ
とに基づいて、前記検出部により検出された視線方向に関して前記構造物の背後になる前
記仮想オブジェクトの領域として特定された背面領域を表示するとき、前記構造物が割れ
た状態または前記仮想オブジェクトが沈みこむことにより前記構造物が変化した状態を示
す付加オブジェクトを前記仮想オブジェクトの周囲に表示させるとともに、前記表示端末
のユーザが前記仮想オブジェクトを操作するための操作オブジェクトを前記ディスプレイ
に表示させるように制御することを特徴とする表示端末。
A display terminal,
A display and
a color image camera for acquiring a color image of a predetermined shooting range;
a distance image camera for acquiring a distance image of the shooting range;
A detection unit that detects a gaze direction of a user of the display terminal;
A three-dimensional map of structures within the imaging range is generated using the color image and the range image.
a spatial recognition unit that
A control unit that controls the display to display a virtual object,
The control unit acquires data on the three-dimensional map and the position of the virtual object in a real space.
Based on the above, before the object is behind the structure in the line of sight direction detected by the detection unit.
When displaying the back area identified as the area of the virtual object, the structure is cracked.
or the virtual object sinks and the structure changes.
The additional object is displayed around the virtual object, and the display terminal
A manipulation object for a user to manipulate the virtual object is displayed on the display.
A display terminal characterized by controlling the display to be displayed on the display device .
表示端末であって、
ディスプレイと、
予め定めた撮影範囲のカラー画像を取得するカラー画像カメラと、
前記撮影範囲の距離画像を取得する距離画像カメラと、
前記表示端末のユーザの視線方向を検出する検出部と、
前記カラー画像と前記距離画像とを用いて前記撮影範囲内の構造物の3次元マップを生
成する空間認識部と、
仮想オブジェクトを前記ディスプレイに表示させるように制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記3次元マップと前記仮想オブジェクトの実空間上の配置位置データ
とに基づいて、前記検出部により検出された視線方向に関して前記構造物の背後になる前
記仮想オブジェクトの領域として特定された背面領域を表示するとき、前記構造物が突き
破られている様子または前記構造物に穴が開いた様子を示す付加オブジェクトを前記仮想
オブジェクトの周囲に表示させるとともに、前記表示端末のユーザが前記仮想オブジェク
トを操作するための操作オブジェクトを前記ディスプレイに表示させるように制御するこ
とを特徴とする表示端末。
A display terminal,
A display and
a color image camera for acquiring a color image of a predetermined shooting range;
a distance image camera for acquiring a distance image of the shooting range;
A detection unit that detects a line of sight direction of a user of the display terminal;
a spatial recognition unit that generates a three-dimensional map of structures within the shooting range using the color image and the distance image;
A control unit that controls the display to display a virtual object,
When displaying a rear area specified as a region of the virtual object that is behind the structure in relation to the line of sight detected by the detection unit based on the three-dimensional map and placement position data of the virtual object in real space, the control unit
Adding an additional object to the virtual structure to show that the structure has been torn or has a hole in it
and controlling the display so that an operation object for a user of the display terminal to operate the virtual object is displayed around the virtual object on the display.
求項2または3に記載の表示端末はさらに、
複数の付加オブジェクトを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、空間認識部により認識した構造物の種類または材質に応じて、前記記憶
部から抽出した付加オブジェクトを表示することを特徴とする表示端末。
The display terminal according to claim 2 or 3 further comprises:
A storage unit for storing a plurality of additional objects,
The control unit performs the above-mentioned storage in accordance with the type or material of the structure recognized by the space recognition unit.
A display terminal that displays an additional object extracted from the portion .
請求項2または3に記載の表示端末であって、
前記制御部は、前記撮影範囲内に、前記構造物よりも大きい第二の構造物が前記構造物
の背後にある場合、前記第二の構造物のカラー画像を用いて前記付加オブジェクトを表示
させることを特徴とする表示端末。
A display terminal according to claim 2 or 3 ,
The control unit detects that a second structure larger than the structure is within the shooting range.
a color image of the second structure being used to display the additional object when the second structure is behind the additional object .
請求項1から3いずれか1項に記載の表示端末であって、
前記操作オブジェクトは、前記仮想オブジェクトのミニチュアオブジェクトであること
を特徴とする表示端末。
A display terminal according to any one of claims 1 to 3 ,
A display terminal , wherein the operation object is a miniature object of the virtual object .
請求項1から3いずれか1項に記載の表示端末であって、
前記表示端末は、ヘッドマウントディスプレイであることを特徴とする表示端末。
A display terminal according to any one of claims 1 to 3 ,
The display terminal is a head mounted display .
請求項からいずれか1項に記載の表示端末であって、
前記表示端末は、携帯型情報処理装置であることを特徴とする表示端末。
A display terminal according to any one of claims 1 to 3 ,
The display terminal is a portable information processing device .
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